(57)【要約】【課題】  ＬＥＤチップの側面方向への放射光強度を取り出して制御することにより、半導体発光ユニットの導光板へ効率よく光を入射させる高性能の半導体発光装置及びこれを用いた面発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  第１の支持体と、発光層を有し、前記発光層が前記第１の支持体の主面と平行となるように前記主面上に配置された半導体発光素子と、前記主面上において前記半導体発光素子の周囲の一部を取り囲み前記半導体発光素子から放出される光を反射する壁面を有し、前記半導体発光素子の前記周囲の残りの一部に開口を有する第２の支持体と、前記壁面により取り囲まれた空間を充填し前記半導体素子を封止する封止樹脂と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置を提供する。【選択図】  図１
2006237217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の支持体と、
発光層を有し、前記発光層が前記第１の支持体の主面と平行となるように前記主面上に配置された半導体発光素子と、
前記主面上において前記半導体発光素子の周囲の一部を取り囲み前記半導体発光素子から放出される光を反射する壁面を有し、前記半導体発光素子の前記周囲の残りの一部に開口を有する第２の支持体と、
前記壁面により取り囲まれた空間を充填し前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記壁面は、前記主面に対して垂直上方からみて略半円状であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記壁面は、前記開口からみて前記半導体発光素子の後方側において前記半導体発光素子に向けて突出した部分を有することを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記封止樹脂の上面は前記第２の支持体に覆われておらず、前記封止樹脂の前記上面にに、前記半導体発光素子から放出された光を反射する反射膜が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
実装基板と、
前記実装基板の上に設けられた反射板と、
前記反射板の上に設けられた導光板と、
前記導光板の上に設けられた拡散板と、
前記実装基板の上に設けられ前記半導体発光素子から放出された光を前記導光板に導入する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置と、
を備えたことを特徴とする面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置及び面発光装置に関し、例えば、液晶表示装置のバックライトやキーボタン照明光源あるいは平面型の照明装置などとして用いることができる面発光装置及びこの面発光装置に用いて好適なサイド発光型の半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置を用いたＴＶやパソコンなどの需要が拡大しており、液晶表示装置に対しても大型化及び高精細化がますます要求されている。これを実現するには、液晶表示装置のバックライト光源として用いることができる高出力の半導体発光装置が不可欠である。一方、携帯機器用の液晶表示装置やキーボタン照明装置においては、装置の小型化が必要のため、光外部取り出し効率のよい半導体発光装置が必要とされる。
【０００３】
通常、液晶表示装置などの面発光型の表示装置においては、半導体発光素子（以下、「ＬＥＤ（light emitting diode）チップ」という）を搭載した半導体発光装置から放出される光（白色光あるいは可視光）を、アクリル樹脂などの透光性材料からなる導光板に入射させる。導光板に入射した入射光の一部は直接、光拡散板に入射され、残りの入射光は反射板に反射された後に拡散板に入射される。拡散板に入射された光は拡散されて、例えばその上部に設置された液晶表示部に均等に入射される（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このような表示装置に用いる光源として、従来は冷陰極管が広く使われていたが、小型化の困難さや寿命などの点で問題があった。これに対して、紫外光や青色光を発光するＬＥＤチップの技術進歩により、これらの問題点が解決され、バックライト光源としてＬＥＤチップを用いた半導体発光装置の実用化が期待されている。
【０００５】
しかしながら、通常ではＬＥＤの発光はチップ上面及び側面に発散するので、そのままでは導光板へ効率よく入射されず、表示装置の大型化や高効率化に対しては解決すべき課題が多い。
【０００６】
ＬＥＤチップが半導体発光装置のパッケージに接着され、ＬＥＤチップ上面からの光を主として導光板へ入射させる場合、ＬＥＤチップ上面を導光板の側面と対向させることになる。液晶表示装置としては、大型化および高精細化のためにバックライト光源としての半導体発光装置の出力は大きいことが要求されるので、必然的にＬＥＤチップの一辺を１ミリメータ以上に大型化することが望まれる。しかしながら、液晶表示装置の薄型化のためには、導光板は薄いほど好ましく、その厚みは、例えば、０．５〜２ミリメータ程度とすることが望ましい。このため、ＬＥＤチップを大面積にすると、チップの上面から放出される発光ビームのサイズが、導光板の厚みを大幅に超えてしまう。つまり、チップ上面から放射された光を導光板の側面に入射させる構造には限界がある。
【０００７】
これに対して、いわゆる「サイド発光型」のＬＥＤがある。これはチップの上面ではなく、側面から発光を取り出す形式のものである。サイド発光型の半導体発光装置として、ＬＥＤチップの後方から上方をドーム状に覆う反射体を設け、チップからの発光を前方に取り出す構造のものが開示されている（例えば、特許文献２）。
【０００８】
しかし、チップの上方までドーム状の反射板で覆うと、光を取り出す開口サイズが大きくなり、薄い導光板の側面から光を効率よく導入することが容易ではない。またさらに、ＬＥＤチップから横方向に放出された光を必ずしも効率よく導光板に導入することができない点でも改善の余地があった。  
【特許文献１】特開２００２−２１６５２５号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ＬＥＤチップの側面方向への放射光強度を取り出して制御し、半導体発光ユニットの薄い導光板にも効率よく光を入射させる高性能の半導体発光装置及びこれを用いた面発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、
第１の支持体と、
発光層を有し、前記発光層が前記第１の支持体の主面と平行となるように前記主面上に配置された半導体発光素子と、
前記主面上において前記半導体発光素子の周囲の一部を取り囲み前記半導体発光素子から放出される光を反射する壁面を有し、前記半導体発光素子の前記周囲の残りの一部に開口を有する第２の支持体と、
前記壁面により取り囲まれた空間を充填し前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、
実装基板と、
前記実装基板の上に設けられた反射板と、
前記反射板の上に設けられた導光板と、
前記導光板の上に設けられた拡散板と、
前記実装基板の上に設けられ前記半導体発光素子から放出された光を前記導光板に導入する上記の半導体発光装置と、
を備えたことを特徴とする面発光装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高出力で最適な指向特性を有するサイド発光型の半導体発光装置を提供でき、この半導体発光装置を搭載した面発光装置は、大面積に亘り高輝度で均一な発光が可能となる。その結果として、大型・高精細の液晶表示装置やキーボタン照明に限られず、大面積で「ちらつき」がなく省エネルギーで長寿命の平面型照明装置などを提供でき、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施例にかかる半導体発光装置の内部構造を表す斜視図である。
【００１４】
また、図２は、ＬＥＤチップを含む水平断面図である。
【００１５】
上面に導電部が設けられた第１の支持体８０の上面９０上に、ＬＥＤチップ１０が接着されている。ＬＥＤチップ１０は、後に詳述するように、フリップチップ実装され、あるいは図示しないワイアにより電気的な接続が確保されている。ＬＥＤチップ１０は、発光層を含む半導体層が積層された構造を有する。そして、その発光層が、第１の支持体８０の上面９０と平行となるように配置されている。なおここで、「平行」とは数学的に厳密に平行である場合に限られず、工業的にみて「平行」といえる範囲を包含する。例えば、ＬＥＤチップ１０の下面に設けられる接着剤の厚みのムラや、支持体の上面９０の凹凸などに起因する多少の傾斜などは、本願明細書における「平行」の範囲に含まれる。
【００１６】
第１の支持体８０は、例えば、セラミックや有機材料あるいは金属などにより形成される。そして、ＬＥＤチップ１０の周囲のほぼ半周余りを囲むように、第２の支持体９５が第１の支持体８０と接着されている。第２の支持体９５も、セラミックや有機材料あるいは金属などにより形成される。そして、第１の支持体８０と第２の支持体９５とは、例えば、銀ロー接着などにより接着される。
【００１７】
第２の支持体９５の側面のうちＬＥＤチップ１０と対向する部分には、銀メッキなどが施された略半円状の水平断面を有する反射部１１０が設けられ、ＬＥＤチップ１０からの光を反射させて第２の支持体の開口部１３からの放射光強度を強めている。なお、本願明細書において、「略半円状」とは、半円状のみならず、半楕円状や、その他放物曲面などの半円状に近い各種の曲面を総称するものとする。また、ＬＥＤチップ１０の周囲、すなわち第２の支持体９５の湾曲した反射部１１０に囲まれた空間は、透光性の樹脂により適宜封止されている。
【００１８】
次に、本実施例の半導体発光装置における光の放射方向を説明する。図１及び図２において矢印Ｓ１〜Ｓ３で表したように、ＬＥＤチップ１０から略水平方向（上面９０に対して略水平な方向）に光が放射され、樹脂３０を通過して開口部１３から外部に取り出される。また、ＬＥＤチップ１０から反射部１１０に向かって放射された光も反射光Ｒ１〜Ｒ３として開口部１３から外部に取り出される。後述するように、放射光の垂直方向（上面９０に対して垂直な方向）の指向性は、ＬＥＤチップ１０の構造に依存する。従って、斜め上向きの放射光（矢印ＳＵで代表させた）の強度の比率は、ＬＥＤチップ１０の構造に応じて制御可能である。
【００１９】
また、本具体例の場合、略正方形状のＬＥＤチップ１０がその各辺を開口部１３０の開口端に対して略４５度程度傾斜させてマウントされている。つまり、ＬＥＤチップ１０の側面が、開口部１３０に対して４５度程度、傾斜している。このようにすると、図１及び図２に矢印Ｓ２、Ｓ３で例示したように、ＬＥＤチップ１０から水平方向に広角に光を放出させることができる。その結果として、後に詳述するように、水平方向に幅広い均一性を有する発光強度分布が得られる。
【００２０】
図３は、ＬＥＤチップ１０が接着される実装面を表す模式平面図である。  
すなわち、第１の支持体８０の上面９０には、ＬＥＤチップ１０のカソード電極と接続するための導電部１２４と、アノード電極と接続するための導電部１２６と、が設けられている。第１の支持体８０の上に接着される第２の支持体９５には、スルーホール１２２、１２８が設けられている。第２の支持体９５の上面１００にはスルーホール１２２を介してＬＥＤチップ１０のカソードに接続するための導電部１２０、及びスルーホール１２８を介してＬＥＤチップのアノードの接続するための導電部１３０が設けられている。
【００２１】
図４は、ＬＥＤチップ１０がフリップチップである場合のチップ裏面パターンの一例を表す模式図である。ＬＥＤチップ１０の裏面には、アノード電極１３４とカソード電極１３２が形成されている。これらの電極は、支持体８０の導電部１２４、１２６とそれぞれ接続される。  
なお、ＬＥＤチップ１０の電極は、フリップチップ構造ではなく、チップの上面と下面とに各々設けられていてもよい。この場合、図示しないワイヤボンディングによりＬＥＤチップ電極と支持体の導電部とを接続できる。
【００２２】
図５は、ＬＥＤチップ１０の断面構造を例示する模式図である。  
このＬＥＤチップ１０Ａは、基板１５４と、半導体多層構造１６４と、を有する。半導体多層構造１６４は、例えば、５００〜８００ナノメータ程度の可視光を発光するＩｎＧａＡｌＰ系の活性層１６０と、この活性層１６０の上下に設けられたＩｎＧａＡｌＰ系のクラッド層１５８、１６２と、により形成することができる。また、基板１５４は、ＩｎＧａＡｌＰ系の活性層１６０から放出される光の波長に対して透明なＧａＰにより形成することができる。この場合、ＧａＰ基板１５４は、半導体多層構造１６４に対して直接接合技術を用いてウェーハ接着することができる。
【００２３】
半導体多層構造１６４の下面と、基板１５４の上面には、電極１６６、１５０がそれぞれ設けられている。そして、透明ＧａＰ基板１５４の側面１５６には、テーパーが設けられている。すなわち、側面１５６は、基板１５４の主面（電極１５０が積層されている面）に対して垂直方向から傾斜している。また、その側面１５６の表面に、全反射を防ぐための微細凹凸などを設けてもよい。
【００２４】
このように基板１５４の側面１５６を傾斜させることにより、斜め上方に向かう光ＳＵの強度成分を増加させることができる。従って、垂直方向の指向性を弱めて幅広い分布を得る場合には、図５に例示した構造のＬＥＤチップ１０Ａを用いるとよい。
【００２５】
図６は、ＬＥＤチップの断面構造のもうひとつの具体例を表す模式図である。  
すなわち、本具体例の場合、基板１５４の側面１５６は主面に対して略垂直に形成されている。またさらに、基板１５４の上面には、光反射性の金属からなる電極１５０が全面に亘って設けられている。このようにすると、ＬＥＤチップ１０Ｂから斜め上方に向けて放出される光（図１、図５における光ＳＵ）の強度比は減少し、側面１５６から水平方向に放出される光Ｓ１〜Ｓ３の成分が増加する。つまり、垂直方向の強度分布に強い指向性が得られる。
【００２６】
なお、図５及び図６に関して説明した積層構造や半導体材料などは一例に過ぎず、これら具体例の他にも、例えば、ＬＥＤチップ１０の材料としてＩｎＧａＮ系材料を用いれば、波長３８０〜５７０ナノメータ程度の紫外光から黄色光の範囲の発光を得ることができる。この場合、封止樹脂３０に蛍光体を適宜分散させ、励起された蛍光体による波長変換を行なえば、白色光などの所望の波長の放出光が得られる。
【００２７】
図７は、図５に例示したＬＥＤチップの指向特性を例示するグラフ図である。すなわち、同図は、ＬＥＤチップ１０Ａの基板１５４の主面（電極１５０が形成されている面）に対して垂直方向の指向特性を表し、円グラフの径方向は相対発光強度を表す。基板１５４の側面１５６を傾斜させ、電極１５０を小さくすることによって、上方あるいは斜め上方に放出される光の成分を強めることができる。本具体例の場合、発光強度が最大値の０．５（５０パーセント）となる角度は、片側で約８０度（両側では１６０度）である。つまり、上方に向けて均一に広がった光強度分布が得られる。
【００２８】
図８は、図５に例示したＬＥＤチップ１０Ａを搭載した半導体発光装置５０（図１乃至図２に示した構造）の垂直方向の指向特性を表すグラフ図である。すなわち、同図は、支持体８０の上面９０に対して垂直な方向の指向特性を表す。  
ＬＥＤチップ１０Ａの背面に設けた反射部１１０による光の反射作用によって、前面（水平方向）に向けた光出力を増やすことができる。その結果として、光の強度分布は、前面方向に偏向した指向特性が得られる。
【００２９】
図９は、この半導体発光装置５０の水平方向の指向特性を例示するグラフ図である。
ＬＥＤチップ１０Ａを取り囲むように設けられた反射部１１０の反射作用により、前面（開口部１３０）に向けて広がった指向特性が得られる。特に、図１及び図２に関して前出したように、略正方形状のＬＥＤチップ１０の各辺が開口部１３０の開口端に対して略４５度程度傾斜させて配置することにより、水平方向の発光強度分布を広角に亘って均一にできる。図９に表した具体例の場合、相対発光強度が０．５となる半値角θ１／２は、約６５度（両側では１３０度）である。
【００３０】
次に、図６に表したＬＥＤチップ１０Ｂを用いた場合の指向特性について説明する。  
図１０は、図６に表したＬＥＤチップ１０Ｂの垂直方向の指向特性を表すグラフ図である。  
基板１５４の側面１５６を垂直に形成し、且つ上面の全面を反射性の電極１５０で覆うことにより、発光を側面に集中させることができる。その結果として、ＬＥＤチップ１０Ｂから上方への発光は抑制され、側面に強く偏った発光強度分布が得られる。
【００３１】
図１１は、ＬＥＤチップ１０Ｂを搭載した半導体発光装置５０（図１乃至図２に示した構造）の垂直方向の発光の指向特性を表すグラフ図である。  
ＬＥＤチップ１０Ｂの指向特性が水平方向に偏っていることに対応して、半導体発光装置５０から放出される光の指向特性も水平方向（前面方向）に強く偏っている。なお、この場合も、半導体発光装置５０の水平方向の指向特性は、反射部１１０の反射作用によって図９に表したものと同様であり、広角に広がった強度分布が得られる。
【００３２】
次に、本発明の実施形態にかかる半導体発光装置５０を搭載した面発光装置について説明する。  
図１２は、本実施形態の面発光装置を液晶表示装置に応用した具体例の垂直断面図であり、図１３は、その水平平面図である。なお、図１２は、図１３のＢ−Ｂ‘線断面を表し、図１３は、図１２のＡ−Ａ’線断面を表す。  
半導体発光装置５０は、実装基板２０８と、その上に設けられた半導体発光装置５０と、を有する。実装基板２０８の上には、電極パターン２０３Ａ、２０３Ｂが形成され、これら電極パターンの上に半導体発光装置５０は、第１の支持体８０が上となるように接着されている。図３に関して前述した半導体発光装置５０の導電部１２０、１３０は、実装基板２０８の電極パターン２０３Ａ、２０３Ｂにそれぞれ接続され、ＬＥＤチップ１０に駆動電力を供給できる。
【００３３】
また、実装基板２０８の上には、反射板２０４、導光板２０５、拡散板２０６がこの順に配置された積層体が接着されており、面発光装置を構成している。この面発光装置の上に、液晶表示部２０７が配置されている。反射板２０４は、半導体発光装置５０あるいは導光板２０５から入射した光を反射し、導光板２０５に戻す役割を有する。導光板２０５は、半導体発光装置５０から導入された光を導き、空間的に広げる役割を有する。拡散板２０６は、導光板２０５から取り出された光を拡散させ、均一な発光として放出させる役割を有する。
【００３４】
半導体発光装置５０から、図７乃至図１１に関して前述したような指向特性を有する光が放射され、導光板２０５の側面に入射される。このとき、半導体発光装置５０からの光のうち、図１２において斜め上方を向いている成分は、直接、拡散板２０６に向かって進み、より均一に拡散されて、液晶表示部２０７に入射する。
【００３５】
また、図１２において、半導体発光装置５０から下向きに放出された光は、導光板２０５に入射した後、下方の反射板２０４で反射されて導光板２０５を通り、拡散板２０６により均一に拡散されて液晶表示部２０７に入射する。入射角（α）が小さいと反射板２０４で反射された光が拡散板２０６に入射せず、板２０５の側面から突き抜けてしまう。したがって、入射角（α）には最適範囲が存在する。図７及び図８に表した指向特性であれば、厚み０．５乃至２．０ミリメータ程度の導光板２０５に対して光を入射させ、効率よく拡散板２０６に入射させることができる。また、反射板２０４の表面に凹凸を設ければ、乱反射により拡散板２０６に届く光の分布をより均一にできる。
【００３６】
またさらに、本実施形態においては、半導体発光装置５０がマウントされる実装基板２０８のマウント面に金属などからなる反射膜２０２が施されている。反射膜２０２は、電極パターン２０３Ａ、２０３Ｂのいずれか一方と共通化させてもよい。  
このような反射膜２０２を設けることにより、図１２に矢印ＳＵで表したように下方に放出された光を反射させ、導光板２０５あるいは拡散板２０６に確実に入射させることができる。その結果として、例えば、図７及び図８に関して前述したように垂直方向に広角の分布を有するＬＥＤチップを用いた場合でも、ＬＥＤチップ１０から放出された光の利用効率を最大限に高めることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明においては、実装基板２０８の主面上に反射膜２０２を設ける代わりに、半導体発光装置５０の上面（封止樹脂３０の上面）に反射膜を設けてもよい。例えば、後に図２６に関して説明するように、封止樹脂３０の上面にスパッタリングなどの方法により金属や誘電体からなる反射膜を形成しても同様の効果が得られる。
【００３８】
図１４は、本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例の液晶表示装置用面発光装置を表す模式断面図である。同図については、図１乃至図１３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。  
本比較例においては、ＬＥＤチップ１０の上面から光を取り出す半導体発光装置５４が用いられている。この半導体発光装置５４は、ＬＥＤチップ１０の上面が実装基板２０８に対して垂直になるように配置されている。すなわち、ＬＥＤチップ１０上面からの放射光が導光板２０５の側面に入射される。この比較例において、液晶表示装置２０７の大型化・高精細化の要求にこたえるべく、ＬＥＤチップ１０を高出力化しようとすると、ＬＥＤチップ１０の一辺を１ミリメータあるいはそれ以上に大型化する必要が生ずる。しかしながら、そのようにすると、導光板２０５の厚みは２ミリメータ以下と薄いので、ＬＥＤチップ１０からの光出力を効率よく導光板２０５に入射させることができない。
【００３９】
これに対して、本実施形態によれば、図１乃至図１３に関して前述したように、ＬＥＤチップの側面から光を取り出す半導体発光装置を用いることによって、光の指向特性を制御し、効率よく光を導光板２０５に導くことができる。特に、本具体例の場合、第１の支持板８０よりもＬＥＤチップ１０のほうが実装基板２０８に近づくように半導体発光装置５０をマウントすることにより、薄い導光板２０５の側面から光を高い効率で入射させることができる。すなわち、もし仮に、ＬＥＤチップ１０と実装基板２０８との間に支持体８０を介在させると、支持板８０の厚みの分だけＬＥＤチップ１０が高くなってしまう。導光板２０５の厚みは、前述したように２ミリメータ以下と薄いので、ＬＥＤチップ１０が導光板２０５の側面よりも高くなってしまい、ＬＥＤチップ１０の側面から放出される光を導光板２０５に効率的に導入できない場合が生ずる。
【００４０】
これに対して、本具体例によれば、支持体８０と実装基板２０８との間にＬＥＤチップ１０を配置することにより、支持板８０の厚みのいかんによらず、ＬＥＤチップ１０の高さを最適な位置にすることができる。その結果として、最適な高さから導光板２０５に光を入射させることができる。
【００４１】
図１５は、本実施形態の面発光装置を用いた液晶表示装置の平面構成を例示する模式図である。  
すなわち、本具体例の場合、実装基板２０８の上に反射板、導光板、拡散板（図示せず）が積層され、その上に液晶表示部２０７が配置されている。そして、導光板の長辺に沿って複数の半導体発光装置５０が配置されている。半導体発光装置５０は、図１乃至図１１に関して前述したもの、あるいは本発明の実施の形態として後述するいずれかを用いることができる。本発明によれば、図１２及び図１３に関して前述したように、サイド発公型の半導体発光装置を搭載することより、ＬＥＤチップからの発光を効率的に導光板の側面から導入できる。また、その導入角度も最適な範囲に制御することが容易となる。その結果として、均一で高い発光輝度が得られ、明るく均一な画像表示が可能となる。
【００４２】
本発明者の試作の結果によれば、例えば、カーナビゲーション用の表示装置として対角サイズが９インチの液晶表示装置を実現する場合、一辺が１ミリメータ程度の高出力型ＬＥＤチップを用い、導光板の長辺に沿って１５個程度の半導体発光装置を配置すると、８０００乃至１００００カンデラ／平方メートルの高い輝度で均一な発光が可能なバックライトが得られた。
【００４３】
本発明の面発光装置は、このように均一で高い輝度の発光が得られるため、液晶表示装置やキーボタンなどのバックライトのみならず、照明装置として用いることが可能となる。すなわち、本発明の面発光装置を室内あるいは室外の天井や壁面に設置することにより、外観がすっきりとした平面型で、蛍光灯のような「ちらつき」がなく、省エネルギーで長寿命の照明装置として利用できる。
【００４４】
次に、本実施形態の半導体発光装置の変型例について説明する。  
図１６は、本実施形態の変型例にかかる半導体発光装置の模式斜視図であり、図１７はその水平断面図である。これらの図面についても、図１乃至図１４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
本変型例においては、ＬＥＤチップ１０の背後に設けられた反射部１１１の水平断面形状は円弧状ではなく、Ｗ字形状とされている。このようにすると、例えば、ＬＥＤチップ１０から後方（開口部１３とは反対の方向）に放射され反射部１１１で反射された光を、ＬＥＤチップ１０に遮られることなく外部に取り出すことができる。すなわち、ＬＥＤチップ１０から後方に向けて放射された光は、図１７に矢印Ｓ１１、Ｓ１２で例示したように、反射部１１１でＬＥＤチップ１０から離れる方向に向けて反射され、ＬＥＤチップ１０を迂回して外部に取り出すことができる。このようにすれば、反射部１１１において反射された光が再びＬＥＤチップ１０に戻り、ＬＥＤチップ１０自身により遮られることを防ぐことができる。その結果として、光の取り出し効率をさらに改善することができる。
【００４６】
図１８は、本実施形態の第２の変形例にかかる半導体発光装置の模式斜視図である。  
高出力を得るためにはＬＥＤチップを大面積とする必要があるが、本変型例においては、ＬＥＤチップ１０が長方形状に形成されている。このＬＥＤチップ１０において長手方向に連続的な電極パターンを形成し、電流注入領域を連続的に形成すれば、長手方向に連続的な発光領域が得られる。また一方、長手方向に離散的な電極パターンを形成し、発光領域を離散的に設ければ、複数のＬＥＤチップを並列に配置したものと同様の発光が得られる。
【００４７】
また、本変型例においては、第２の支持体９７の内壁面に設けられた反射部１１２のうちで、ＬＥＤチップ１０の後方の部分の傾斜角度（β）を０乃至９０度の範囲で適宜設定する。反射部１１２の表面には、金属層などを設けて高反射率が得られるようにする。ＬＥＤチップ１０から後方（背面方向）に向かう光Ｈ２は、反射部１１２により反射されて向きを変え、上方に折り曲げられる。この反射光Ｈ３は、ＬＥＤチップ１０から直接上方へ放射される光と一緒になって上方へ向かう。後述するように、ＬＥＤチップ１０の上方に別の反射板を設けて前方に放射方向を変えることが可能である。なお、本変型例においても、ＬＥＤチップ１０は、封止樹脂３０により適宜、封止される。
【００４８】
図１９は、本発明の第３の変型例にかかる半導体発光装置の模式平面図である。  
本変型例においては、ＬＥＤチップ１０の周囲を取り囲むように半円形の反射部１１０が設けられている。またさらに、封止樹脂１７３から前方外側に向けてはみ出した一対の凸部１７８が設けられ、これらの間に凹部１７７が設けられている。ＬＥＤチップ１０から後方に放射された光は、半円形の反射部１１０において反射され、前方に放出される。一方、封止樹脂１７３の前面に設けられた凹部１７７によって、前方の中心付近では光が外側に向けて屈折され広げられる。また、斜め方向には凸部１７８が形成されているので、この方向では光が集束される。この結果として、図２０に例示したように、半値角が約８０度となる広範囲に均一な水平指向特性を実現できる。このような均一な水平指向特性が得られ、図１３に例示したような面発光装置において、大面積に亘り均一な発光が可能となる。
【００４９】
次に、本実施形態において、さらに垂直方向に効率よく光を入射可能とした半導体発光装置について説明する。  
図２１は、本実施形態にかかる半導体発光装置５０の具体例を表す斜視図である。すなわち、本具体例においては、ＬＥＤチップ１０の上方に反射板２１０が設けられている。ＬＥＤチップ１０から上方に向かう光は、反射板２１０によって前方に放射される。反射板２１０の角度を０度から９０度の間で、適宜設定することにより、垂直面内の指向特性を制御できる。
【００５０】
図２２は、本具体例の半導体発光装置から放出される光の垂直方向の指向特性を例示するグラフ図である。反射板２１０により反射された光が、前方下向きに放射されていることが理解できる。
【００５１】
図２３は、本具体例の面発光装置を液晶表示装置に応用した具体例の垂直断面図であり、図２４は、その水平平面図である。なお、図２３は、図２４のＤ−Ｄ‘線断面を表し、図２４は、図２３のＣ−Ｃ’線断面を表す。なお、これらの図面についても、図１乃至図２２に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。  
本具体例においては、図１２及び図１３に関して前述した具体例とは異なり、ＬＥＤチップ１０と実装基板２０８との間に第１の支持体８０が配置されている。そして、ＬＥＤチップ１０から上方に放出された光は反射板２１０により反射され、導光板２０５に導入される。ＬＥＤチップ１０の指向特性や配置関係などにもよるが、反射板２１０を、例えば約２０度程度傾けると反射光は下向きになり、導光板２０５の下の反射板２０４に効率よく入射させることができるので、一層効率よく液晶表示部２０７に入射させることができる。
【００５２】
図２５は、凸面鏡状の反射板２１２を設けた具体例を表す模式斜視図である。  
ＬＥＤチップ１０の上方に設けられた反射板２１２は、ＬＥＤチップ１０に対して凸状の曲面を有し、ＬＥＤチップ１０から放出された光を水平方向に発散させる方向に反射する。こうすると、光は水平面内で広げられて、広い水平指向特性が得られる。
【００５３】
図２６は、封止樹脂の上面に反射膜を被着した半導体発光装置を例示する模式断面図である。  
すなわち、図１及び図２、図１６及び図１７、図１８、図１９などに関して前述した半導体発光装置において、封止樹脂１７３を、開口部１３０に向かって拡開するようにその上面を傾斜して形成することができる。そして、封止樹脂１７３の上面に、反射膜２２０が被着されている。反射膜２２０は、例えば、金属や誘電体などにより形成することができる。このようにすれば、図２１に表した半導体発光装置と同様に、ＬＥＤチップ１０から上方に放出された光を前方に反射させることができる。その結果として、面発光装置の導光板の側面に高い効率で発光を導入することができる。また、封止樹脂１７３の上面を凸面鏡状に湾曲させれば、図２５に表したように、水平方向に広い指向特性が得られる。
【００５４】
図２７は、図２６に表した半導体発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【００５５】
すなわち、封止樹脂１７３の上面を傾斜面とするためには、例えば図２７に表したように、フレーム２３０上に配置されている半導体発光装置５０を斜めに傾斜させた状態で、液状の封止樹脂を滴下した後、硬化させればよい。なおこの時、それぞれの半導体発光装置５０の周囲には図示しない枠型が設けられ、液体状の封止樹脂が硬化するまで流出しないように保持される。封止樹脂１７３が硬化した後、例えば、スパッタリングによりその上面に反射膜２２０を被着できる。
【００５６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。
【００５７】
例えば、半導体発光素子１０として用いることができるのは。ＩｎＧａＡｌＰ系やＩｎＧａＮ系に限定されず、その他、ＧａＮ系、ＧａＡｌＡｓ系、ＩｎＰ系をはじめとする各種のIII−Ｖ族化合物半導体や、その他、II−ＶＩ族化合物半導体あるいはそれ以外の各種の半導体を用いたものであってもよい。
【００５８】
また、封止樹脂３０、１７３に混入する蛍光体の種類を適切に選択することにより、任意の発光色が得られる。
【００５９】
その他、半導体発光装置を構成するＬＥＤチップ（半導体発光素子）、リード、封止樹脂、支持体、反射板、および半導体発光ユニットを構成する導光板、反射板、拡散板などの各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる半導体発光装置の内部構造を表す斜視図である。
【図２】ＬＥＤチップを含む水平断面図である。
【図３】ＬＥＤチップ１０が接着される実装面を表す模式平面図である。
【図４】ＬＥＤチップ１０がフリップチップである場合のチップ裏面パターンの一例を表す模式図である。
【図５】ＬＥＤチップ１０の断面構造を例示する模式図である。
【図６】ＬＥＤチップの断面構造のもうひとつの具体例を表す模式図である。
【図７】図５に例示したＬＥＤチップの指向特性を例示するグラフ図である。
【図８】図５に例示したＬＥＤチップ１０Ａを搭載した半導体発光装置５０（図１乃至図２に示した構造）の垂直方向の指向特性を表すグラフ図である。
【図９】半導体発光装置５０の水平方向の指向特性を例示するグラフ図である。
【図１０】図６に表したＬＥＤチップ１０Ｂの垂直方向の指向特性を表すグラフ図である。
【図１１】ＬＥＤチップ１０Ｂを搭載した半導体発光装置５０（図１乃至図２に示した構造）の垂直方向の発光の指向特性を表すグラフ図である。
【図１２】本発明の実施形態の面発光装置を液晶表示装置に応用した具体例の垂直断面図である。
【図１３】本発明の実施形態の面発光装置を液晶表示装置に応用した具体例の水平平面図である。
【図１４】本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例の液晶表示装置用面発光装置を表す模式断面図である。
【図１５】本発明の実施形態の面発光装置を用いた液晶表示装置の平面構成を例示する模式図である。
【図１６】本発明の実施形態の変型例にかかる半導体発光装置の模式斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態の変型例にかかる半導体発光装置の水平断面図である。
【図１８】本発明の実施形態の第２の変形例にかかる半導体発光装置の模式斜視図である。
【図１９】本発明の第３の変型例にかかる半導体発光装置の模式平面図である。
【図２０】水平指向特性を表すグラフ図である。
【図２１】本発明の実施形態にかかる半導体発光装置５０の具体例を表す斜視図である。
【図２２】本発明の具体例の半導体発光装置から放出される光の垂直方向の指向特性を例示するグラフ図である。
【図２３】本発明の具体例の面発光装置を液晶表示装置に応用した具体例の垂直断面図である。
【図２４】本発明の具体例の面発光装置を液晶表示装置に応用した具体例の水平平面図である。
【図２５】凸面鏡状の反射板２１２を設けた具体例を表す模式斜視図である。
【図２６】封止樹脂の上面に反射膜を被着した半導体発光装置を例示する模式断面図である。
【図２７】図２６に表した半導体発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    半導体発光素子（ＬＥＤチップ）
５０    半導体発光装置
５４    半導体発光装置（比較例）
８０、８１    第一の支持体
９０、９１    第一支持体上面
９５、９６、９７    第二の支持体
１００、１０１、１０２  第二支持体上面
１１０  反射部
１１１、１１２  反射部
１２０  導電部
１２２  スルーホール
１２４、１２６  導電部
１２８  スルーホール
１３０  導電部
１３２  ＬＥＤチップカソード
１３４  ＬＥＤチップアノード
１５０  ＬＥＤ電極
１５２  ＧａＰ接着層
１５４  ＧａＰ基板
１５８  クラッド層
１６０  活性層
１６２  クラッド層
１６４  ＩｎＧａＡｌＰ系半導体多層膜
１６６  電極
１７３  封止樹脂
１７７  封止樹脂凹部
１７８  封止樹脂凸部
２０４  反射板
２０５  導光板
２０６  拡散板
２０７  液晶表示部
２０８  実装基板
２１０  反射板
２１２  反射板（凸面）
２２０  反射膜
２３０  フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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